JPH07129211A

JPH07129211A - 変動負荷自動補正方式

Info

Publication number: JPH07129211A
Application number: JP30084793A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nagatomi; 隆志永▲富▼; Miwako Sakaguchi; 美和子坂口
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】数値制御工作機械のモータの変動負荷分を自
動補正して実切削負荷を検出する変動負荷自動補正方式
を提供する。【構成】モータ１の負荷を検出する切削負荷推定手段
２と、切削負荷推定手段２により検出して得られる数値
制御工作機械の切削前におけるモータの負荷を記憶する
記憶手段３と、同一の切削負荷推定手段２により検出し
て得られる数値制御工作機械の切削中におけるモータ１
の負荷と、記憶手段３に記憶しておいた切削前における
モータ１の負荷との差を求める実切削負荷演算手段４と
によって、数値制御工作機械のモータ１の負荷中の変動
負荷分を補正する変動負荷自動補正方式を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数値制御工作機械のモ
ータの切削負荷検出に関し、特に、数値制御工作機械の
モータの変動負荷分を自動補正して実切削負荷を検出す
る変動負荷自動補正方式に関するものであり、切削加工
時の工具の磨耗や破損の防止に使用することができるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】数値制御工作機械において、切削加工時
に生じる異常負荷によって工具が磨耗したり、破損する
ことがあるため、該磨耗や破損を未然に防止するために
種々の対策が講じられている。これらの対策において
は、主に切削負荷を検出して、該切削負荷が異常負荷で
あるか否かの判定を行っている。従来、この切削負荷の
検出方法としては、トルク工具ホルダやテーブルにトル
クセンサ等の外部センサを設置する方法が知られてお
り、該外部センサにより検出される負荷値により切削時
の異常負荷を検出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来のトルクセンサ等の外部センサを用いることによる
方法では、外部に検出用センサを設置する必要があり、
かつ数値制御装置と別にセンサの信号処理用制御装置が
必要であって、切削条件毎に複雑な調整が必要でり、ま
た、構造が複雑で高価となるという問題点がある。該外
部センサによる負荷検出での問題点を解決する方法とし
て、モータの電流値を検出する方法が知られているが、
該方法も前記外部センサによる方法と同様に、検出され
る負荷中に、モータ自体の回転負荷や加減速負荷を含む
ため、良好な検出精度が得られないという問題点があ
る。

【０００４】図７はモータの負荷の変動を検出値を示し
たものである。通常、数値制御工作機械における切削加
工では、図中の実線で示すように、モータ及び駆動部だ
けが駆動されて切削は行わない切削前の工程と、実際に
ワークを切削して切削負荷が生じる工程とを繰り返すこ
とが多く、この工程に応じて検出されるモータ負荷の値
は変化する。そして、このモータ負荷全体も、温度変化
や回転数等により変動している。図中において、温度変
化や回転数等による負荷変動分は、通常、破線に示され
るような切削工程によらない変動となる。

【０００５】従来の負荷検出方法によって検出される負
荷値は、この負荷変動分と切削加工による負荷との和の
値として検出され、実際の切削負荷が正常な範囲であっ
ても、変動負荷分の増加により異常と判定される場合が
ある（図７中の点Ｐ）。

【０００６】従来、温度変化による負荷変動分を補正す
る方法として、「誘導電動機の２次抵抗補正方式」等が
知られているが、この方法はモータ自体の温度補正を行
う方法であって、機械系を含めた数値制御装置全体につ
いての温度変化による負荷変動を補正するものではなか
った。また、回転数による負荷変動を補正することは、
軸受けの抵抗や回転体の非平衡等の機械系のアンバラン
ス等の不確定要因により困難であった。

【０００７】そこで、本発明は前記した従来の変動負荷
補正方式の問題点を解決し、数値制御工作機械のモータ
の変動負荷分を自動補正して実切削負荷を検出する変動
負荷自動補正方式を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、モータの負荷
を検出する負荷検出手段と、負荷検出手段により検出し
て得られる数値制御工作機械の切削前におけるモータの
負荷を記憶する記憶手段と、負荷検出手段により検出し
て得られる数値制御工作機械の切削中におけるモータの
負荷と、記憶手段に記憶しておいた切削前におけるモー
タの負荷との差を求める実切削負荷演算手段とによっ
て、数値制御工作機械のモータの負荷中の変動負荷分を
補正する変動負荷自動補正方式を構成することにより、
前記目的を達成する。

【０００９】本発明の負荷検出手段は、モータの負荷を
検出するものであり、例えば、オブザーバにより外乱負
荷トルクを推定する構成とすることも、また、モータの
負荷電流の検出により負荷トルクを推定する構成とする
ことができる。

【００１０】また、本発明のモータは、数値制御工作機
械の主軸または送り軸を駆動するモータであり、本発明
の変動負荷自動補正方式が補正する負荷として、主軸の
モータの負荷、送り軸のモータの負荷、あるいは主軸と
送り軸の両方の軸のモータの負荷とすることができる。

【００１１】本発明において、切削前での負荷検出によ
り検出するモータの負荷は、モータ及び駆動部のみによ
る負荷である。

【００１２】

【作用】本発明によれば、前記構成とすることにより、
負荷検出手段によって数値制御工作機械の切削前におけ
るモータの負荷を検出し、その検出した切削前のモータ
負荷を記憶手段に記憶し、また、同一の負荷検出手段に
よって数値制御工作機械の切削中におけるモータの負荷
を検出する。実切削負荷演算手段は、記憶手段に記憶し
ておいた切削前のモータ負荷と、切削中におけるモータ
の負荷との差を演算することにより、数値制御工作機械
のモータの検出負荷中の変動負荷分を補正して、変動負
荷分を除いた実切削負荷のみを検出する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものでは
ない。

【００１４】（本発明の変動負荷自動補正方式の構成）
はじめに、本発明の変動負荷自動補正方式を実施するた
めの構成について説明する。図１は、本発明の変動負荷
自動補正方式の概略を説明するブロック図である。図に
おいて、切削負荷推定手段２は、モータ１の負荷を推定
するものであり、実際の切削を行う前のモータの負荷、
及び実際に切削を行っている間のモータの負荷を推定し
て検出する。この切削負荷推定手段２としては、例え
ば、モータ１の速度信号とトルク指令を基にしてモータ
に働く外乱負荷トルクを推定するもの、あるいはモータ
１を駆動するアンプ内の負荷電流によりモータに働く外
乱負荷トルクを推定するものがある。記憶手段３は、前
記切削負荷推定手段２によって推定した切削前のモータ
の負荷を記憶する手段である。実切削負荷演算手段４
は、前記記憶手段３に記憶しておいた切削前のモータの
負荷の値と、前記切削負荷推定手段２によって推定した
切削中のモータの負荷の値とを入力し、切削中のモータ
の負荷の値と切削前のモータの負荷の値との差を演算し
て、実際のモータの切削負荷を求める。比較手段５は、
前記実切削負荷演算手段４により求めた実切削負荷をあ
らかじめ設定した基準値と比較する。駆動指令手段６
は、前記比較手段５による判定結果に基づいて種々の駆
動指令をモータ１に指令する。例えば、比較手段５にお
いて、実切削負荷が基準値より大きいと判定された場合
には、駆動制御指令手段６は工具の送りを減速または停
止させる指令信号を出力したり、あるいは工具を交換さ
せる指令信号を出力する。

【００１５】（本発明を実施するための構成）次に、本
発明の変動負荷自動補正方式を実施するための構成につ
いて、図５の本発明の変動負荷自動補正方式を実施する
ための数値制御装置（ＣＮＣ）のハードウェアのブロッ
ク図を用いて説明する。

【００１６】図において、１０は数値制御装置（以下、
ＣＮＣという）であり、該ＣＮＣ中のプロセッサ（以
下、ＣＰＵという）１１は、ＣＮＣ１０全体の制御を行
うプロセッサであり、バス２１を介して、ＲＯＭ１２に
格納されたシステムプログラムを読み出し、このシステ
ムプログラムに従って、ＣＮＣ１０全体の制御を実行す
る。ＲＡＭ１３は一時的な計算データ、表示データ等を
格納する記憶手段であり、ＳＲＭＡ等を使用することが
できる。ＣＭＯＳ１４は、加工プログラム及び各種パラ
メータ等を格納する記憶手段であり、図示されないバッ
テリ等の補助電源によりバックアップされ、ＣＮＣ１０
の電源がオフの状態でもデータを記憶する不揮発性メモ
リを構成している。

【００１７】インタフェース（以下、ＩＮＴという）１
５は外部機器用のインタフェースであり、紙テープリー
ダ、紙テープパンチャ、紙テープリーダ・パンチャ等の
外部機器（以下、ＴＲとういう）３１が接続される。紙
テープリーダからは、加工プログラムが読み込まれ、ま
た、ＣＮＣ１０内で編集された加工プログラムを紙テー
プパンチャに出力することができる。

【００１８】プログラマブル・マシン・コントローラ
（以下、ＰＭＣという）１６は、ＣＮＣ１０に内蔵さ
れ、ラダー形式で形成されたシーケンスプログラムで機
械を制御する。すなわち、加工プログラムで指令され
た、Ｍ機能、Ｓ機能及びＴ機能に従って、機械側に必要
な信号に変換し、入出力ユニット（以下、Ｉ／Ｏユニッ
トという）１７から機械側に出力する。この出力信号
は、機械側のマグネット等を駆動し、油圧バルブ、空気
バルブ及び電気アクチュエータ等を作動させる。また、
機械側のリミットスイッチ及び機械操作盤のスイッチ等
の信号を受け、必要な処理を行った後、ＣＰＵ１１に渡
す。

【００１９】グラフィク制御回路（以下、ＣＲＴＣとい
う）１８は、各軸の現在位置、アラーム、パラメータ、
画像データ等のデジタルデータを画像信号に変換して出
力する。この画像信号はＣＲＴ／ＭＤＩユニット２５の
表示装置（以下、ＣＲＴという）２６に送られ、表示さ
れる。ＩＮＴ１９はＣＲＴ／ＭＤＩユニット２５内のキ
ーボード（以下、ＫＥＹとういう）２７からのデータを
受け、ＣＰＵ１１に渡す。

【００２０】ＩＮＴ２０は手動パルス発生器３２に接続
され、手動パルス発生器３２からのパルスを受ける。な
お、該手動パルス発生器３２は、図示されていない機械
操作盤に実装され、手動による機械稼働部の精密な位置
決めに使用される。

【００２１】軸制御回路４１〜４３は、ＣＰＵ１１から
の各軸の移動指令を受け、各軸の指令をサーボアンプ５
１〜５３に出力する。サーボアンプ５１〜５３はこの移
動指令を受け、各軸のサーボモータ６１〜６３を駆動す
る。Ｚ軸の送りを制御するサーボモータ６３はボールね
じ６４を回転させ、スピンドルモータ７３に接続された
主軸ヘッド７４のＺ軸方向での位置及び送り速度を制御
する。また、サーボモータ６３には、位置検出用のパル
スコーダ６３１が内蔵されており、このパルスコーダ６
３１から位置信号がパルス列として軸制御回路４３にフ
ィードバックされる。また、Ｘ軸の送りを制御するサー
ボモータ６１、Ｙ軸の送りを制御するサーボモータ６２
にも、前記サーボモータ６３と同様に位置検出用のパル
スコーダが内蔵され（図示していない）、該パルスコー
ダから位置信号をパルス列としてフィードバックする。
位置検出の手段として、位置検出用のパルスコーダに代
えて、リニアスケールを用いることもできる。また、パ
ルス列をＦ／Ｖ（周波数／速度）変換することにより、
速度信号を生成することもできる。軸制御回路４３は、
図示しないプロセッサによりソフトウェア処理を行い、
その一部にオブザーバ４１０を持ち、前記速度信号を受
けてサーボモータ６３にはたらく外乱負荷トルクを推定
する。この推定された外乱負荷トルクはＰＭＣ１６に送
られる。

【００２２】スピンドル制御回路７１は、スピンドル回
転指令及びスピンドルのオリエンテーション等の指令を
受けて、スピンドルアンプ７２にスピンドル速度信号を
出力する。スピンドルアンプ７２はこのスピンドル速度
信号を受けて、スピンドルモータ７３を指令された回転
速度で回転させる。また、オリエンテーション指令によ
って、所定の位置にスピンドルを位置決めする。

【００２３】スピンドルモータ７３には、歯車あるいは
ベルトを介してポジションコーダ８２が結合されてい
る。このポジションコーダ８２は、スピンドルモータ７
３に同期して回転して帰還パルスを出力する。この帰還
パルスは、ＩＮＴ８１を経由してＣＰＵ１１に読み取ら
れ、他の軸をスピンドルモータ７３に同期させて移動さ
せ、穴開け等の加工に使用される。

【００２４】一方、この帰還パルスはＣＰＵ１１によっ
て、速度信号に変換され、スピンドルモータ７３の速度
としてスピンドル制御回路７１に送られる。スピンドル
制御回路７１には、前記軸制御回路４３と同様に、図示
されないＣＰＵによりソフトウェア処理を行い、その一
部にオブザーバ７１０を内蔵し、スピンドルモータ７３
の加速度成分を除いた外乱負荷トルクを推定し、加工負
荷を求め、ＰＭＣ１６に送られる。

【００２５】スピンドルモータ７３の主軸ヘッド７４に
は、ドリル７５が取り付けられており、該ドリル７５の
回転制御はスピンドルモータ７３によって行われる。ま
た、ドリル７５のＺ軸方向での位置及び送り速度の制御
は、前記主軸ヘッド７４を介してサーボモータ６３によ
って行われる。

【００２６】ドリル７５は、サーボモータ６３によって
Ｚ軸方向に送られワーク９１に対して穴開け加工を行
う。このワーク９１は、テーブル９２に固定されてお
り、そのテーブル９２は、図示していない機構により、
前記Ｘ軸サーボモータ６１及びＹ軸サーボモータ６２に
よってそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動制御される。

【００２７】（外乱推定オブザーバの構成）次に、外乱
負荷トルクを推定するオブザーバについて、オブザーバ
４１０を例にして説明し、オブザーバ７１０について
は、同様の構成であるため説明を省略する。図６は、外
乱負荷トルクを推定するためのオブザーバのブロック図
である。ここで、外乱負荷トルクは切削トルク、機構部
の摩擦トルク等の外乱負荷トルクを含むものである。

【００２８】図中符号１４はトルク定数ｋｔの伝達関
数、Ｉは入力としてのトルク指令、ｖは速度、ＴL は外
乱トルクである。図６のブロック図において、オブザー
バを組む一般的な手法によって、速度ｖ、外乱トルクＴ
L を推定するオブザーバを組むと、図中の符号４１０で
示されるオブザーバとなる。

【００２９】外乱推定オブザーバ４１０の項４１４，４
１５のｋ１，ｋ２は外乱推定オブザーバのパラメータで
あり、項４１１のαは実際にサーボモータに出力される
トルク指令となる電流値Ｉに乗じられるパラメータの値
であり、モータのトルク定数の推定値ｋｔ^*をイナーシ
ャの推定値Ｊm ^*で除した（α＝ｋｔ^*／Ｊｍ^*）とし
て表される。４１６は積分項で、項４１１，４１４，４
１５の出力をすべて加算した値を積分し、モータの推定
速度ｖａを求める項である。また、項４２０は、項４１
５からの出力に（１／α）を乗じて推定外乱トルクＴｄ
2 を求める項である。

【００３０】図６に示されるブロック図において、α＝
ｋｔ^*／Ｊｍ^*とおき、かつモータのトルク定数ｋｔを
その推定値ｋｔ^*と等しい（ｋｔ＝ｋｔ^*）とし、モー
タのイナーシャＪｍをその推定値Ｊｍ^*（Ｊｍ＝Ｊ
ｍ^*）として解析すると、項４０２の演算により（Ｉ・ｋｔ＋ＴL ）（１／Ｊｍ・Ｓ）＝ｖ …（１）が得られ、また項４１６の出力ｖａを考えると、｛Ｉ・（ｋｔ／Ｊｍ）＋（ｖ−ｖａ）ｋ１＋（ｖ−ｖａ）（ｋ２／Ｓ）｝・（１／Ｓ）＝ｖａ …（２）が得られる。第（１）式を変形すると次式となり、Ｉ＝（ｖ・Ｊｍ・Ｓ−ＴL ）／ｋｔ …（３）この第（３）式を第（２）式に代入して整理すると、（ｖ・Ｊｍ・Ｓ−ＴL ）／Ｊｍ＋（ｖ−ｖａ）ｋ１＋（ｖ−ｖａ）（ｋ２／Ｓ）＝ｖａ・Ｓ …（４）Ｓ（ｖ−ｖａ）＋（ｖ−ｖａ）・ｋ１＋（ｖ−ｖａ）（ｋ２／Ｓ）＝ＴL ／Ｊｍ …（５）となる。また、第（５）式からＶｅｒｒ（＝ｖ−ｖａ）
を求めると、Ｖｅｒｒ＝ｖ−ｖａ＝（ＴL ／Ｊｍ）［１／｛Ｓ＋ｋ１＋（ｋ２／Ｓ）｝］ …（６）となり、上記第（６）式から項４１５の出力Ｔｄ１は次
の第（７）式によって表される。

【００３１】Ｔｄ１＝Ｖｅｒｒ・（ｋ２／Ｓ）＝（ＴL ／Ｊｍ）｛ｋ２／（Ｓ²＋ｋ１・Ｓ＋ｋ２）｝ …（７）第（７）式において、パラメータｋ１，ｋ２を極が安定
するように選択すると、Ｔｄ１＝ＴL ／Ｊｍと近似する
ことができ、この関係式は全外乱トルクＴｄ１を推定で
きることを示している。

【００３２】そして、項４２０において、この全外乱ト
ルクＴｄ１に１／α（＝Ｊｍ^*／ｋｔ^*）を乗じて推定
外乱トルクＴｄ2 を求める。このようにして、オブザー
バを用いてモータの外乱負荷トルクを推定することがで
きる。

【００３３】この外乱推定オブザーバは、図１における
切削負荷推定手段２を構成するものであり、推定された
モータの外乱負荷トルクはＰＭＣ１６に送られる。ＰＭ
Ｃ１６は、前記したように切削負荷推定手段２から得ら
れた切削負荷値の記憶手段３への格納し、該記憶手段３
に格納された切削負荷値を読み出し、切削負荷推定手段
２から得られた切削負荷値から読み出された切削負荷値
の減算等の処理を行って実切削負荷を演算し、その演算
結果に基づいて異常負荷の判定を行い、異常負荷と判定
した場合にはサーボモータに減速、停止、または工具交
換の指令を送る。以下に、このＰＭＣ１６における処理
について、図２〜図４を用いて説明する。

【００３４】（本発明の実施例の作用）図３は、モータ
負荷の変化を示す図であり、縦軸をモータ負荷、横軸を
時間、温度、あるいは回転数とすることができる。図３
の（ａ）は、前記切削負荷推定手段２により求めること
ができるモータの負荷であり、このモータの負荷の値に
は、切削により生じる負荷分とモータ自体の回転負荷や
加減速負荷による負荷分が含まれており、切削工程よる
負荷変動とともに、モータ自体の回転負荷や加減速負荷
の温度や回転速度による負荷変動によって、得られる負
荷は変動している。図３の（ｂ）の破線は、このモータ
自体の回転負荷や加減速負荷の温度や回転速度による負
荷変動を示し、図３の（ｃ）の実線は実切削負荷を示し
ている。

【００３５】本発明の変動負荷自動補正方式は、図３の
（ｂ）に示されるモータ自体の回転負荷や加減速負荷の
温度や回転速度による負荷変動分を、切削前のモータ負
荷を切削負荷推定手段によって求めて、記憶手段３に記
憶しておき、同一の切削負荷推定手段によって求められ
る図３の（ａ）に示されるモータ負荷の値からこの記憶
手段３に記憶しておいたモータ負荷を減算することによ
り、図３の（ｃ）に示す実切削負荷を求める。

【００３６】本発明の変動負荷自動補正方式の動作手順
を、図２の本発明の変動負荷自動補正方式の実施例のフ
ローチャート、及び図４のモータ負荷の時間変化を示す
図を用いて説明する。なお、以下のフローチャートの説
明ではステップＳの符号を用い、図４中には、該ステッ
プＳに対応する工程にはＳの符号を付してある。また、
図２のステップＳ１からステップＳ９までの１工程は、
図４中の各処理１、処理２に対応している。

【００３７】ステップＳ１：はじめに、モータの回転を
開始する。

【００３８】ステップＳ２：モータの回転開始後、切削
加工を行う前に切削負荷推定手段２により、モータ自体
の回転負荷や加減速負荷による負荷分（Ｔｏ）を求め、
このモータ負荷Ｔｏを記憶手段３に記憶させる。記憶手
段３に格納されるモータ負荷Ｔ₀には切削により生じる
負荷分は含まれておらず、モータ自体の回転負荷や加減
速負荷による負荷分であって、温度や回転速度に応じて
変動する変動負荷分である。図４の（ｂ）に処理１にお
ける切削前のモータ負荷Ｔｏを示している。

【００３９】切削負荷推定手段２による切削負荷前の負
荷の推定は、所定周期のサンプリング間隔毎に行われ、
記憶手段３に記憶される切削負荷の値は、このサンプリ
ング値から任意の値を選択することができる。例えば、
定常回転、モータ回転の開始あるいは切削終了から一定
時間後のサンプリング値を記憶することも、また、サン
プリング値の平均値を記憶することもできる。なお、一
定時間後のサンプリング値を記憶する場合には、例え
ば、図示しないタイマにより記憶するサンプリング値を
設定するサンプリング回数を設定することができ、ま
た、サンプリング値の平均値を用いる場合の処理手段
は、例えば、図示しない処理手段により平均値を求めた
後に記憶手段３に記憶する構成、あるいは、サンプリン
グ値を記憶手段３に記憶し、該記憶サンプリング値を実
切削負荷演算手段４側に設ける演算手段（図示していな
い）で平均処理を行う構成とすることができる。記憶手
段３としては、例えば、ＲＡＭ１３を用いることができ
る。

【００４０】ステップＳ３：実切削の開始を判定し、実
切削が開始された場合には次のステップＳ４により切削
中のモータ負荷を求める。実切削の開始の判定は、切削
負荷推定手段２によって求めたモータ負荷の変動率、あ
るいは定常回転から任意の一定時間後とすることができ
る。モータ負荷の変動率による実切削の開始判定は、通
常、実切削の開始によるモータ負荷の変動率は、温度や
回転数による負荷変動の変動率よりも大きいことを利用
している。なお、該変動率は、図示しない処理手段によ
って、隣接する２つのサンプリング値の差を演算するこ
とにより求めることができる。

【００４１】ステップＳ４：次に、前記ステップＳ２で
用いた同じ切削負荷推定手段２により、切削中のモータ
負荷（Ｔａ）をサンプリングして求める。このモータ負
荷Ｔａには、切削により生じる負荷分とモータ自体の回
転負荷や加減速負荷による負荷分が含まれている。

【００４２】ステップＳ５：前記ステップＳ４でサンプ
リングして求めた切削中におけるモータ負荷Ｔａと、前
記ステップＳ２で記憶手段３に記憶しておいた切削前の
モータ負荷Ｔｏを実切削負荷演算手段４に入力し、モー
タ負荷Ｔａからモータ負荷Ｔｏを減算する演算を行い、
実切削負荷Ｔを求める。

【００４３】Ｔ＝Ｔａ−Ｔｏこの演算により、モータ自体の回転負荷や加減速負荷の
温度や回転速度による変動負荷分を補正した実切削負荷
Ｔが得られる。図４の（ｃ）に実切削負荷Ｔを示してい
る。

【００４４】ステップＳ６，７：前記ステップＳ５で求
めた実切削負荷Ｔに基づいて、比較手段５により種々の
判定を行い、駆動制御手段６によりモータ１を制御す
る。

【００４５】このステップにおける判定は、実切削負荷
Ｔとあらかじめ設定しておいた基準値との比較により行
うことができる。例えば、Ｔ１を工具破損検出レベルと
し、Ｔ２を工具磨耗検出レベルとすると、実切削負荷Ｔ
が工具破損検出レベルＴ１より大きい場合には、機械停
止等の処理１を行い、実切削負荷Ｔが工具破損検出レベ
ルＴ１よりも小さく、かつ工具磨耗検出レベルＴ２より
大きい場合には、送り減速または工具交換の処理２を行
う。

【００４６】ステップＳ８：前記ステップＳ６，７の判
定において、実切削負荷Ｔが工具破損検出レベルＴ１及
び工具磨耗検出レベルＴ２より小さい場合には、切削が
終了するまで前記ステップＳ４〜ステップＳ７を繰り返
し、切削が終了した場合には次のステップＳ９に進む。
この切削が終了したか否かの判定は、切削送りの送り方
向の反転、あるいは主軸の回転停止、Ｚ軸の上昇等の検
出により行うことができる。

【００４７】ステップＳ９：切削が終了すると、前記ス
テップＳ２において求め記憶手段３に記憶しておいたモ
ータ負荷Ｔｏをクリアして、次の処理の準備を行う。

【００４８】Ｔｏをクリアした後、次の処理においてス
テップＳ２で再び切削前のモータ負荷Ｔｏを求め、記憶
手段３に記憶し、前記ステップＳ３〜ステップＳ９の処
理を繰り返す。

【００４９】図４の（ｂ）に、処理２における切削前の
モータ負荷Ｔｏ２を示している。

【００５０】（実施例の効果）切削中に検出した負荷か
ら切削力がかかる前の負荷を減算して実切削負荷とした
ことから、モータ及び駆動部分自体が回転する負荷が取
り除かれ、かつ、回転数や温度差による負荷変動も補正
されており、高精度に実切削トルクを検出し、切削負荷
のより小さい加工状態において工具磨耗・破損を検出す
ることが可能となる。

【００５１】（実施例の変形例）前記実施例におけるモ
ータ負荷は、主軸、あるいは送り軸の負荷、または、主
軸と単独または複数の送り軸のうちの複数の軸における
負荷とすることができる。主軸と単独または複数の送り
軸のうちの複数の軸におけるモータ負荷とする場合に
は、サーボモータとスピンドルモータに設けた切削負荷
推定手段により求めたそれぞれのモータ負荷を合成する
ことにより行うことができる。

【００５２】また、前記実施例においては、切削負荷推
定手段として、外乱負荷トルクを推定するオブザーバを
用いているが、該オブザーバに代えて、主軸または送り
軸のモータの負荷電流を用いることができる。

【００５３】サーボモータの外乱負荷トルクの推定にお
いては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸に適用することができ
る。

【００５４】また、前記実施例では、推定外乱負荷トル
クと基準トルクとの比較、及び駆動制御をＰＭＣにより
行っているが、数値制御装置全体を制御するプロセッサ
によって行う構成とすることもできる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
数値制御工作機械のモータの変動負荷分を自動補正して
実切削負荷を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の変動負荷自動補正方式の概略を説明す
るブロック図である。

【図２】本発明の変動負荷自動補正方式の実施例のフロ
ーチャートである。

【図３】モータ負荷の変化を示す図である。

【図４】本発明のモータ負荷の時間変化を示す図であ
る。

【図５】本発明の変動負荷自動補正方式を実施するため
の数値制御装置のハードウェアのブロック図である。

【図６】外乱負荷トルクを推定するためのオブザーバの
ブロック図である。

【図７】モータの負荷の変動を検出値を示したものであ
る。

【符号の説明】

１モータ２切削負荷推定手段３記憶手段４実切削負荷演算手段５比較手段６駆動制御指令手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】数値制御工作機械のモータの検出負荷中
の変動負荷分を補正する変動負荷自動補正方式におい
て、前記モータの負荷を検出する負荷検出手段と、前記
負荷検出手段により検出した、前記数値制御工作機械の
切削前における前記モータの負荷を記憶する記憶手段
と、前記負荷検出手段により検出する、前記数値制御工
作機械の切削中における前記モータの負荷と、前記記憶
手段に記憶された切削前モータの負荷との差を求める実
切削負荷演算手段と、を有することを特徴とする変動負
荷自動補正方式。
【請求項２】前記負荷検出手段は、モータの外乱負荷
トルクを推定するオブザーバである請求項１記載の変動
負荷自動補正方式。
【請求項３】前記負荷検出手段は、モータの負荷電流
を検出する請求項１記載の変動負荷自動補正方式。
【請求項４】前記モータは、前記数値制御工作機械の
主軸、又は送り軸である請求項１，２，又は３記載の変
動負荷自動補正方式。